小麦模型算法集成平台构建与算法比较

摘要：

为方便小麦模型算法比较与多算法集成模拟,本研究参考国内外主流作物模型CERES-Wheat、APSIM-Wheat、WheatSM、WOFOST、SWAT等的主要算法,集成了发育期、生物量、产量形成等模块的多种算法,构建了小麦模型算法集成平台(Wheat model algorithm integration platform,WMAIP).发育期模块集成了小麦钟模型和热时两种算法;生物量模块集成了群体光合作用、光能利用效率和二氧化碳同化率3种算法;产量形成模块集成了籽粒灌浆、生物量转移和收获指数3种算法.基于模型平台组成了 6个具有代表性的模拟模型.利用河北省吴桥县2017-2019年两年播期试验的田间观测数据结合2011-2014年3年播期耦合水分文献资料对模型进行参数校准与验证,并对特定模块的不同算法进行比较.结果表明,各模型的模拟结果与实测值均吻合良好,模拟误差在合理范围之内,其中发育期、地上部生物量、产量和土壤贮水量模拟值和实测值的归一化均方根误差(NRMSE)分别在0.56％～4.00％、16.13％～18.72％、12.48％～18.95％和 10.78％～11.63％之间,模型集合的模拟效果优于单一模型.通过算法比较发现,发育期模块中热时法模拟播种至拔节阶段较优,小麦钟模型模拟播种至开花阶段和播种至成熟阶段较优;生物量模块中3种算法均为模拟小麦生物量的较佳模型,但在高辐射条件下,群体光合作用法模拟的生物量较高;产量模块中3种算法模拟的产量变化趋势较为一致,但生物量转移法效果略好.该平台集成了特定模块的多种算法,能较好地模拟土壤贮水量和冬小麦的生物学指标,在小麦模型算法比较与改进、集成模拟及气候变化影响评估方面具有较大的应用潜力.

关键词：小麦、作物模型、算法集成、发育期、生物量、产量

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分类号：S152(土壤学)

资助基金：国家重点研发计划;国家重点研发计划;中国气象局/河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室开放研究基金;中央高校基本科研业务费专项资金项目

在线出版日期：2022-08-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：237-249